WO2011141514A1 - Fastening assembly for blades of turbomachines having axial flow and method for producing such an assembly - Google Patents

Fastening assembly for blades of turbomachines having axial flow and method for producing such an assembly Download PDF

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WO2011141514A1
WO2011141514A1 PCT/EP2011/057628 EP2011057628W WO2011141514A1 WO 2011141514 A1 WO2011141514 A1 WO 2011141514A1 EP 2011057628 W EP2011057628 W EP 2011057628W WO 2011141514 A1 WO2011141514 A1 WO 2011141514A1
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blade
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grooves
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Patrick Bullinger
Marco Link
Nicolas Savilius
Uwe Sieber
Hubertus Michael Wigger
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a fastening arrangement according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a Befest Trentsanord- tion.
  • the present invention relates to the mechanical connection of stationary or rotating blades of the flow path of an axial-flow turbomachine. These are vanes which are fastened to the housing or to a corresponding guide blade carrier or to rotor blades which are arranged on the rotor of the turbomachine.
  • vanes of a blade ring are mounted in a circumferentially extending groove.
  • rotor blades are inserted into a respectively associated ⁇ impaired, axially extending groove.
  • a resilient Be ⁇ fastening of moving blades in a circumferential groove of the turbine rotor is known from US 6,761,538 B2, which are pressed by means of a both lekssgeschlitz ⁇ th and quergeschlitzten tubular spring element on the known hammer-shaped interlocking.
  • US Pat. No. 2,753,149 discloses a further type of fastening of compressor rotor blades to a rotor disk.
  • a double-headed bolt connection is provided between the groove base of the axial groove and the blade root underside. Nevertheless, a slight movement of the
  • the object relating to the fastening arrangement object is achieved by one which is designed according to the features of the on ⁇ claim 1.
  • the manufacturing method of the ge ⁇ addressed object is solved both by a method according to claim 11 and by a method according to claim. 13
  • the mounting arrangement according to the invention for blades of axial throughflow turbomachine comprises a blade carrier having a central axis and a concentric jacket surface, in which along the circumference distributed holding grooves with an axial extension are provided and blades whose blade roots are inserted in these retaining slots where ⁇ at each Holding groove has a groove bottom, which is opposite to a lower ⁇ side of the respective blade root, and depending Weil ⁇ a resilient, arranged between each groove base and the underside of this opposite clamping element, wel ⁇ Ches is biased on the respective bottom and the respective groove base, wherein in the undersides of the blades are each provided with a groove, in which the relevant clamping element surface, that is applied along its longitudinal ⁇ extension.
  • a suitable groove for guiding the clamping element is arranged in the groove base.
  • the invention is based on the finding that an improved contact pressure of the blade in the retaining groove can be achieved if at least on the blade root underside a channel is provided, in which the clamping element rests positively over its entire length. For a over the length of the undercut Verhakungs Kunststoffs gleichmä ⁇ ssige contact pressure of the blade is achieved, which is not the case with the closest prior art. At the same time an increased process quality is achieved during assembly of the blade in the retaining, since an individual adjustment of blades for pressing and fixing is not required.
  • gutters are provided both in the blade root underside and in the groove bottom, these gutters can be produced particularly easily with the aid of the following methods.
  • the blades and the blade carrier are made including all retaining grooves. Then the insertion of a blade takes place in the associated retaining groove. At ⁇ closing the blade is temporarily xed fi in the holding. This is followed by the pairs, ie simultaneous Her provide ⁇ of the two opposite grooves by a single drilling operation.
  • the bore extends along the underside-groove bottom plane and cuts in half in the Schau ⁇ felfuß and in the blade carrier. Subsequently, the insertion of the clamping element takes place in the bore. It is preferably provided that the temporary fixation is released again before or after insertion of the tensioning element.
  • both channels are produced in only one drilling operation, it can be assumed that their position is very high in accuracy with respect to both channels, which results in a particularly reliable seating of the spring element in FIG causes the corresponding grooves. This has the consequence that with predetermined clamping forces the blade can be pressed in its retaining groove to the undercuts, in particular over the entire length of the undercuts.
  • a second method according to the invention comprises the following steps: first, the blade carrier is produced, but without the associated retaining grooves. Subsequently, a drilling of the blade carrier, wherein the holes are each placed in such a way that later in the manufacture of one of the
  • This production process has the advantage that the arranged in the shop ⁇ felabo channel can be preliminarily prepared relatively easily and without any special effort, in particular if the longitudinal directions of the channel and hold ⁇ are nut different.
  • both grooves extend parallel to the longitudinal extension of the retaining groove.
  • the grooves extend obliquely to the longitudinal extension of the retaining groove.
  • the last-mentioned variant has the particular advantage that due to the mutually inclined displacement direction of blades (along the retaining groove) and clamping element (along the channel) a positive connection between the blade root and groove by means of Clamping element is brought about, which also serves as axial securing against displacement of the blades along the retaining groove.
  • the clamping element is at the same time the Axialverschiebungs Anlagensfunktion.
  • the shearing forces acting on the clamping elements by the blades prevent the latter from being released from the channels.
  • the Lekserstre- ckung of the retaining grooves relative to the central axis is inclined and the grooves extend parallel to the central axis.
  • the groove-side channel opens into at least one of the two end faces of the
  • Blade carrier which adjoin the lateral surface.
  • each blade is designed as a blade with axial feet and the blade carrier as a rotor element, wherein at least a portion of the radially outer shell ⁇ surface of the rotor element forms the respective lateral surface of the blade carrier with the corresponding retaining grooves.
  • each blade is formed as a vane with axial feet and the blade carrier as an annular vane support member, wherein at least a portion of the radially inner surface of the vane support forms the respective lateral surface of the blade carrier.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a portion of the fastening arrangement according to the invention with a holding groove and a blade seated therein
  • FIG. 4 shows a blade according to a second embodiment
  • FIG. 5 shows a blade carrier according to a second embodiment, suitable for receiving the blade shown in FIG.
  • FIG. 1 shows, in a perspective view, a blade 10 designed as a compressor blade.
  • the compressor blade comprises an airfoil 12 which is only partially shown, to which a blade root 14 adjoins.
  • the blade ⁇ foot 14 has an outer contour which swallowtail mig is adapted to be held in a blade carrier in FIG 1, not shown, form-fitting manner.
  • the Schaufeififuß 14 has an underside 16, in which a
  • the channel 18 is arranged.
  • the channel 18 will also be referred to below as the bottom channel 18.
  • the lower side groove 18 extends over the entire longitudinal extent of the Blade root 14, so that it ends at the front side, dovetail-shaped contoured end surfaces of the blade root 14.
  • the channel 18 is configured in a U-shape, that is to say in the shape of a groove with a semicircular basic contour, and is formed so deep that it can almost, but not completely, receive a clamping element, not shown, in the form of a tensioning pin. This makes it possible, the blade 10 by means of the clamping pin biased in a holding groove to tes ⁇ term, which has no groove-side groove.
  • FIG. 2 shows a perspective representation of a blade carrier 20 of a fastening arrangement 8.
  • a retaining groove 22 is provided, which has a contour corresponding to the blade root 14 of the blade 10.
  • the contour of the retaining groove 22 is not blade-footed but modified.
  • Nut ⁇ reason 24 of the retaining groove 22 is a groove-side groove 26 is provided.
  • the blade 10 shown in FIG 2 under failed ⁇ det thereby from the position shown in FIG 1 the blade 10 is that the channel 18 is not U-shaped, but merely configured semi-circular.
  • the openings of both channels 18, 26 face each other. Viewed in cross section, form both channels 18, 26 an approximately circular Kon ⁇ structure . They are also along their longitudinal extent always opposite each other and are thus suitable for receiving a clamping ⁇ element 28, which is usually designed as a dowel pin.
  • FIG 3 It should be noted that the clamping element 28 is shown only schematically in FIG 3, by the cross section is shown rotated in 90 °. According to an alternative fastening arrangement 8, whose
  • Shovel carrier 20 in FIG 5 and the blade root 14 are shown schematically in Figure 4, the grooves 18, 26 extend transversely, ie obliquely to the longitudinal extent of the holding 22. This has the consequence that the bottom channel 18 now not frontally opens in the blade root 14 but on the wing side (FIG. 4). Further, the groove-side groove 26 opens now not in the contour of the retaining groove 22, but outside of which as a bore opening. This is Darge provides ⁇ in FIG. 5 There, the mouth 34 of the nutground remedy groove 26 outside the mouth 38 of the retaining groove 22.
  • a mounting assembly 8 for blades 10 of axial throughflow turbomachines, preferably compressors is specified with the invention
  • a blade ⁇ carrier 20 are provided with a circumferential surface, in which along the environmental distributed fangs retaining grooves 22 and comprising in which Blades 10 are used, wherein between each groove bottom 24 and the opposite bottom 16 of the respective blade root 14, a resilient clamping element 28 is provided, which is biased on the respective bottom 16 and the respective groove bottom 24, where ⁇ both in the groove base 24 and in the bottom 16 each have a groove 18, 26 is provided, in which the clamping element 28 abuts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The invention relates to a fastening assembly (8) for blades (10) of turbomachines through which axial flow can take place, preferably compressors, comprising a blade carrier (20) having a lateral face, in which retaining grooves (22) are distributed along the circumference, with blades (10) being inserted in said grooves, wherein a resilient tensioning element (28) is provided between each groove base (24) and the underside (16) of the respective blade foot (14), said underside being located opposite of the groove base. The tensioning element is supported on the respective underside (16) and on the respective groove base (24) in a pretensioning manner, wherein a channel (18, 26) is provided both in the groove base (24) and in the underside (16), with the tensioning element (28) resting in said channels.

Description

Beschreibung description
Befestigungsanordnung für Schaufeln von axial durchströmten Turbomaschinen sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Fastening arrangement for blades of axially flowed turbomachinery and method for producing such
Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Befestigungsanord- nung. The invention relates to a fastening arrangement according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a Befestigungsanord- tion.
Bei der vorliegenden Erfindung geht es um die mechanische An- bindung von stationären oder rotierenden Schaufeln des Strömungspfads einer axial durchströmten Turbomaschine. Dabei handelt es sich um Leitschaufeln, die am Gehäuse oder an einem entsprechenden Leitschaufelträger befestigt sind oder um Laufschaufeln, die am Rotor der Turbomaschine angeordnet sind. Bei einem Statorsystem nach dem Stand der Technik werden Leitschaufeln eines Schaufelkranzes in einer in Umfangs- richtung verlaufenden Nut montiert. Bei rotierenden Systemen ist es bekannt, dass Laufschaufeln in eine ihr jeweils zuge¬ hörige, in Axialrichtung verlaufende Nut eingeschoben sind. Beispielsweise ist aus der US 6,761,538 B2 eine federnde Be¬ festigung von Laufschaufeln in einer Umfangsnut des Turbinen- rotors bekannt, welche mit Hilfe eines sowohl längsgeschlitz¬ ten als auch quergeschlitzten rohrförmigen Federelements an die bekannte hammerförmige Verhakung angepresst werden. The present invention relates to the mechanical connection of stationary or rotating blades of the flow path of an axial-flow turbomachine. These are vanes which are fastened to the housing or to a corresponding guide blade carrier or to rotor blades which are arranged on the rotor of the turbomachine. In a stator system of the prior art, vanes of a blade ring are mounted in a circumferentially extending groove. In rotating systems, it is known that rotor blades are inserted into a respectively associated ¬ impaired, axially extending groove. For example, a resilient Be ¬ fastening of moving blades in a circumferential groove of the turbine rotor is known from US 6,761,538 B2, which are pressed by means of a both längsgeschlitz ¬ th and quergeschlitzten tubular spring element on the known hammer-shaped interlocking.
Aus der US 2,753,149 ist eine weitere Art der Befestigung von Verdichterlaufschaufeln an einer Rotorscheibe bekannt. Zur Verhinderung einer Bewegung der Verdichterlaufschaufei entlang ihrer Axialnut ist zwischen Nutgrund der Axialnut und Schaufelfußunterseite eine doppelköpfige Bolzenverbindung vorgesehen. Um dennoch eine geringförmige Bewegung der US Pat. No. 2,753,149 discloses a further type of fastening of compressor rotor blades to a rotor disk. To prevent movement of the compressor rotor blade along its axial groove, a double-headed bolt connection is provided between the groove base of the axial groove and the blade root underside. Nevertheless, a slight movement of the
Verdichterlaufschaufei in der Haltenut zu ermöglichen, sitzt der Bolzen mit geringem Spiel in seiner Aufnahme. Im Betrieb neigen derartige Konstruktionen jedoch zu einem verschleißerzeugenden Schaufelklappern, insbesondere beim Start des Verdichters. To allow Verdichterlaufschaufei in the retaining, the bolt sits with a small clearance in his recording. In operation, however, such constructions tend to be one wear-generating blade rappers, especially at the start of the compressor.
Daneben ist aus der US 4,836,749 eine Befestigungsanordnung bekannt, bei der ein Schaft aus einem superelastischen In addition, a fastening arrangement is known from US 4,836,749, in which a shaft of a super-elastic
Material zum Vorspannen eine Laufschaufel verwendet wird. Der an sich hohle Schaft wird mit einem bei geringer Temperatur schmelzenden Material und einem elektrischem Heizelement befüllt. Die durch den Stromfluss erzeugte Wärme führt dann zu radialen Dehnungen des Schafts, wodurch eine Anpresskraft erzeugt wird. Diese Anordnung ist jedoch aufwändig,  Material for tempering a blade is used. The inherently hollow stem is filled with a low melting temperature material and an electric heating element. The heat generated by the current flow then leads to radial expansions of the shaft, whereby a contact force is generated. However, this arrangement is complicated,
störanfällig und mit Betriebskosten verbunden. susceptible to faults and associated with operating costs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Befestigungsanordnung für Schaufeln von axial durchströmbaren Turbomaschinen anzugeben. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dazu entsprechende Herstellverfahren bereitzustellen. The object of the present invention is to specify an alternative fastening arrangement for blades of turbomachines which can be flowed through axially. Another object of the invention is to provide corresponding manufacturing method.
Die auf die Befestigungsanordnung gerichtete Aufgabe wird durch eine solche gelöst, die gemäß den Merkmalen des An¬ spruchs 1 ausgestaltet ist. Die auf das Herstellverfahren ge¬ richtete Aufgabe wird sowohl mit einem Verfahren nach Anspruch 11 als auch mit einem Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. The object relating to the fastening arrangement object is achieved by one which is designed according to the features of the on ¬ claim 1. The manufacturing method of the ge ¬ addressed object is solved both by a method according to claim 11 and by a method according to claim. 13
Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung für Schaufeln von axial durchströmbaren Turbomaschinen umfasst einen Schaufelträger mit einer Mittelachse und einer dazu konzentrischen Mantelfläche, in welcher entlang des Umfangs verteilte Halte- nuten mit axialer Erstreckung vorgesehen sind und Schaufeln, deren Schaufelfüße in diesen Haltenuten eingesetzt sind, wo¬ bei jede Haltenut einen Nutgrund aufweist, der einer Unter¬ seite des betreffenden Schaufelfußes gegenüberliegt, und je¬ weils ein federndes, zwischen jedem Nutgrund und der dieser gegenüberliegenden Unterseite angeordnetes Spannelement, wel¬ ches sich an der betreffenden Unterseite und am betreffenden Nutgrund vorspannend abstützt, wobei in den Unterseiten der Schaufeln jeweils eine Rinne vorgesehen ist, in denen das betreffende Spannelement flächig, d.h. entlang seiner Längs¬ erstreckung anliegt. Vorzugsweise ist auch im Nutgrund eine geeignete Rinne zur Führung des Spannelements angeordnet. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass eine verbesserte Anpressung der Schaufel in der Haltenut erreicht werden kann, wenn zumindest an der Schaufelfußunterseite eine Rinne vorgesehen ist, in welcher das Spannelement über dessen gesamte Länge formschlüssig anliegt. Damit wird eine über die Länge des Verhakungsbereichs der Hinterschneidung gleichmä¬ ßige Anpressung der Schaufel erreicht, was beim nächstliegenden Stand der Technik nicht der Fall ist. Gleichzeitig wird bei der Montage der Schaufel in der Haltenut eine erhöhte Prozessqualität erreicht, da eine individuelle Anpassung von Schaufeln zur Einpressung und Festsetzung nicht erforderlich ist . The mounting arrangement according to the invention for blades of axial throughflow turbomachine comprises a blade carrier having a central axis and a concentric jacket surface, in which along the circumference distributed holding grooves with an axial extension are provided and blades whose blade roots are inserted in these retaining slots where ¬ at each Holding groove has a groove bottom, which is opposite to a lower ¬ side of the respective blade root, and depending Weil ¬ a resilient, arranged between each groove base and the underside of this opposite clamping element, wel ¬ Ches is biased on the respective bottom and the respective groove base, wherein in the undersides of the blades are each provided with a groove, in which the relevant clamping element surface, that is applied along its longitudinal ¬ extension. Preferably, a suitable groove for guiding the clamping element is arranged in the groove base. The invention is based on the finding that an improved contact pressure of the blade in the retaining groove can be achieved if at least on the blade root underside a channel is provided, in which the clamping element rests positively over its entire length. For a over the length of the undercut Verhakungsbereichs gleichmä ¬ ssige contact pressure of the blade is achieved, which is not the case with the closest prior art. At the same time an increased process quality is achieved during assembly of the blade in the retaining, since an individual adjustment of blades for pressing and fixing is not required.
Sofern eine Rinne sowohl in der Schaufelfußunterseite und im Nutgrund vorgesehen ist, lassen sich diese Rinnen besonders einfach mit Hilfe der nachfolgenden Verfahren herstellen.If a gutter is provided both in the blade root underside and in the groove bottom, these gutters can be produced particularly easily with the aid of the following methods.
Nach dem ersten Verfahren werden die Schaufeln und der Schaufelträger samt aller Haltenuten hergestellt. Dann erfolgt das Einsetzen einer Schaufel in die ihr zugeordnete Haltenut. An¬ schließend wird die Schaufel temporär in der Haltenut fi- xiert. Danach erfolgt das paarweise, d. h. gleichzeitige Her¬ stellen der beiden einander gegenüberliegenden Rinnen durch einen einzigen Bohrvorgang. Die Bohrung verläuft entlang der Unterseite-Nutgrund-Ebene und schneidet hälftig in den Schau¬ felfuß und in den Schaufelträger ein. Anschließend erfolgt das Einsetzen des Spannelements in die Bohrung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vor oder nach dem Einsetzen des Spannelements die temporäre Fixierung wieder gelöst wird. Mit Hilfe dieses ersten erfindungsgemäßen Verfahrens sind relativ einfach und ohne übermäßig großen Aufwand beide Rinnen gleichzeitig herstellbar. Da beide Rinnen in nur einem Bohrvorgang hergestellt werden, kann von einer sehr hohen Genauigkeit beider Rinnen bezüglich ihrer Lage ausgegangen werden, was einen besonders zuverlässigen Sitz des Federelements in den entsprechenden Rinnen bewirkt. Dies hat zur Folge, dass mit vorgegebenen Spannkräften die Schaufel in ihrer Haltenut an die Hinterschneidungen angepresst werden kann, insbesondere über die gesamte Länge der Hinterschneidungen. After the first method, the blades and the blade carrier are made including all retaining grooves. Then the insertion of a blade takes place in the associated retaining groove. At ¬ closing the blade is temporarily xed fi in the holding. This is followed by the pairs, ie simultaneous Her provide ¬ of the two opposite grooves by a single drilling operation. The bore extends along the underside-groove bottom plane and cuts in half in the Schau ¬ felfuß and in the blade carrier. Subsequently, the insertion of the clamping element takes place in the bore. It is preferably provided that the temporary fixation is released again before or after insertion of the tensioning element. With the help of this first method according to the invention, both channels can be produced simultaneously in a relatively simple manner and without unduly great expense. Since both channels are produced in only one drilling operation, it can be assumed that their position is very high in accuracy with respect to both channels, which results in a particularly reliable seating of the spring element in FIG causes the corresponding grooves. This has the consequence that with predetermined clamping forces the blade can be pressed in its retaining groove to the undercuts, in particular over the entire length of the undercuts.
Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren umfasst folgende Schritte: zuerst wird der Schaufelträger hergestellt, jedoch ohne die zugehörigen Haltenuten. Anschließend erfolgt ein Bohren des Schaufelträgers, wobei die Bohrungen jeweils der- art platziert sind, dass später beim Herstellen einer derA second method according to the invention comprises the following steps: first, the blade carrier is produced, but without the associated retaining grooves. Subsequently, a drilling of the blade carrier, wherein the holes are each placed in such a way that later in the manufacture of one of the
Haltenuten lediglich ein Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materials entfernt wird. Anschließend werden die Haltenuten im Schaufelträger gefertigt, wobei jeweils währenddessen lediglich ein Teil des die betreffende Bohrung um- gebenden Materials entfernt wird, sodass der restliche Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materials die nut- grundseitige Rinne formt. Anschließend erfolgt das Einsetzen von Schaufeln mit jeweils untergrundseitig bereits vorhande¬ ner Rinne und das Einsetzen des Spannelements in den von den einander gegenüberliegenden Rinnen begrenzten Raum. Held only a part of the surrounding hole in question material is removed. Subsequently, the retaining grooves are manufactured in the blade carrier, wherein in the meantime only a part of the material surrounding the respective hole is removed, so that the remaining part of the material surrounding the relevant hole forms the groove-side groove. Subsequently, the insertion of blades takes place, each with the underlying already existing ¬ ner groove and the insertion of the clamping element in the space bounded by the opposing grooves space.
Dieses Herstellverfahren hat den Vorteil, dass die im Schau¬ felträger angeordnete Rinne vergleichsweise einfach und ohne besonderen Aufwand vorbereitend hergestellt werden kann, ins- besondere dann, wenn die Längsrichtungen von Rinne und Halte¬ nut unterschiedlich sind. This production process has the advantage that the arranged in the shop ¬ felträger channel can be preliminarily prepared relatively easily and without any special effort, in particular if the longitudinal directions of the channel and hold ¬ are nut different.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben . Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich beide Rinnen parallel zur Längserstreckung der Haltenut. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Rinnen sich schräg zur Längserstreckung der Haltenut erstrecken. Letztge- nannte Variante hat insbesondere den Vorteil, dass aufgrund der zueinander geneigten Verschieberichtung von Laufschaufeln (entlang der Haltenut) und Spannelement (entlang der Rinne) ein Formschluss zwischen Schaufelfuß und Nut mit Hilfe des Spannelements herbeigeführt wird, welcher gleichzeitig als Axialsicherung gegen ein Verschieben der Schaufeln entlang der Haltenut dient. Somit kommt dem Spannelement gleichzeitig die Axialverschiebungssicherungsfunktion zu. Gleichzeitig verhindern die von den Schaufeln auf die Spannelemente einwirkenden Scherkräfte das Lösen des letztgenannten aus den Rinnen . According to a first advantageous embodiment, both grooves extend parallel to the longitudinal extension of the retaining groove. Alternatively, it can be provided that the grooves extend obliquely to the longitudinal extension of the retaining groove. The last-mentioned variant has the particular advantage that due to the mutually inclined displacement direction of blades (along the retaining groove) and clamping element (along the channel) a positive connection between the blade root and groove by means of Clamping element is brought about, which also serves as axial securing against displacement of the blades along the retaining groove. Thus, the clamping element is at the same time the Axialverschiebungssicherungsfunktion. At the same time, the shearing forces acting on the clamping elements by the blades prevent the latter from being released from the channels.
Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, dass die Längserstre- ckung der Haltenuten gegenüber der Mittelachse geneigt ist und die Rinnen sich parallel zur Mittelachse erstrecken. Appropriately, it is provided that the Längserstre- ckung of the retaining grooves relative to the central axis is inclined and the grooves extend parallel to the central axis.
Um eine vergleichsweise einfache Montage von Schaufeln und Spannelement zu ermöglichen, mündet die nutgrundseitige Rinne in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des In order to allow a comparatively simple assembly of blades and clamping element, the groove-side channel opens into at least one of the two end faces of the
Schaufelträgers, welche an die Mantelfläche angrenzen. Blade carrier, which adjoin the lateral surface.
Und/oder die unterseitige Rinne mündet in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des Schaufelfußes, welche an die Unterseite angrenzen. Dementsprechend kann von einer seitli- chen Zugänglichkeit der Rinnen zur Montage des Spannelementes, welches vorzugsweise als Spannstift ausgestaltet ist, ausgegangen werden. And / or the bottom channel opens into at least one of the two end faces of the blade root, which adjoin the bottom. Accordingly, a lateral accessibility of the grooves for mounting the clamping element, which is preferably designed as a dowel pin, can be assumed.
Für den Fall, dass die Rinnen sich parallel zur Längserstre- ckung der Haltenut erstrecken, ist vorgesehen, dass zur Sicherung des Spannelements gegen Verlust die stirnseitige Öff¬ nung einer oder mehrerer Rinnen verstemmt ist. In the event that the channels extend parallel to the Längserstre- ckung the retaining groove, it is provided that for securing the clamping element against the end-face loss Publ ¬ voltage of one or more channels is caulked.
Die vorgeschlagene Befestigungsanordnung ist sowohl für rotierende als auch für statische Systeme anwendbar. In rotierenden Systemen ist die Schaufel als Laufschaufel mit Axialfüßen ausgebildet und der Schaufelträger als Rotorelement, wobei zumindest ein Teil der radial äußeren Mantel¬ fläche des Rotorelements die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers mit den entsprechenden Haltenuten bildet. Bei statischen Systemen ist jede Schaufel als Leitschaufel mit Axialfüßen ausgebildet und der Schaufelträger als ringförmiges Leitschaufelträgerelement , wobei zumindest ein Teil der radial inneren Mantelfläche des Leitschaufelträgers die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers bildet. The proposed mounting arrangement is applicable to both rotating and static systems. In rotating systems, the blade is designed as a blade with axial feet and the blade carrier as a rotor element, wherein at least a portion of the radially outer shell ¬ surface of the rotor element forms the respective lateral surface of the blade carrier with the corresponding retaining grooves. In static systems, each blade is formed as a vane with axial feet and the blade carrier as an annular vane support member, wherein at least a portion of the radially inner surface of the vane support forms the respective lateral surface of the blade carrier.
Selbstverständlich wird die vorgenannte Befestigungsanordnung für alle Schaufeln eines Schaufelskranzes angewendet. Of course, the aforementioned mounting arrangement is applied to all blades of a blade ring.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigen: The invention will be further explained with reference to a drawing. Showing:
FIG 1 die perspektivische Ansicht eines Schaufelfußes 1 shows the perspective view of a blade root
einer Schaufel für die erfindungsgemäße Befesti¬ gungsanordnung, a shovel for the inventive Fixed To ¬ supply arrangement,
FIG 2 in perspektivischer Darstellung einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung mit einer Haltenut und einer darin sitzenden Schaufel, 2 shows a perspective view of a portion of the fastening arrangement according to the invention with a holding groove and a blade seated therein,
FIG 3 den Schnitt durch einen Schaufelträger einer Befestigungsanordnung, 3 shows the section through a blade carrier of a fastening arrangement,
FIG 4 eine Schaufel gemäß einer zweiten Ausgestaltung und 4 shows a blade according to a second embodiment and
FIG 5 einen Schaufelträger gemäß einer zweiten Ausgestaltung, geeignet für die Aufnahme der in FIG 4 darge- stellten Schaufel. 5 shows a blade carrier according to a second embodiment, suitable for receiving the blade shown in FIG.
FIG 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine als Verdichterschaufel ausgebildete Schaufel 10. Die Verdichterschaufel umfasst ein nur ansatzweise dargestelltes Schaufelblatt 12, an welchem sich ein Schaufelfuß 14 anschließt. Der Schaufel¬ fuß 14 weist eine äußere Kontur auf, die schwalbenschwanzför- mig ausgebildet ist, um in einem in FIG 1 nicht dargestellten Schaufelträger formschlüssig gehalten zu werden. Der Schau- feifuß 14 weist dabei eine Unterseite 16 auf, in dem eineFIG. 1 shows, in a perspective view, a blade 10 designed as a compressor blade. The compressor blade comprises an airfoil 12 which is only partially shown, to which a blade root 14 adjoins. The blade ¬ foot 14 has an outer contour which swallowtail mig is adapted to be held in a blade carrier in FIG 1, not shown, form-fitting manner. The Schaufeififuß 14 has an underside 16, in which a
Rinne 18 angeordnet ist. Die Rinne 18 wird nachfolgend auch als unterseitige Rinne 18 bezeichnet. Die unterseitige Rinne 18 erstreckt sich über die gesamte Längserstreckung des Schaufelfußes 14, so dass diese an den stirnseitigen, schwal- benschwanzförmig konturierten Stirnflächen des Schaufelfußes 14 endet. Die Rinne 18 ist dabei in U-Form, also nutförmig mit halbrunder Grundkontur ausgestaltet und derart tief aus- gebildet, dass sie ein als Spannstift ausgebildetes, nicht dargestelltes Spannelement nahezu, aber nicht vollständig aufnehmen kann. Dadurch ist es möglich, die Schaufel 10 mit Hilfe des Spannstifts vorgespannt in einer Haltenut zu befes¬ tigen, welche keine nutgrundseitige Rinne aufweist. Channel 18 is arranged. The channel 18 will also be referred to below as the bottom channel 18. The lower side groove 18 extends over the entire longitudinal extent of the Blade root 14, so that it ends at the front side, dovetail-shaped contoured end surfaces of the blade root 14. In this case, the channel 18 is configured in a U-shape, that is to say in the shape of a groove with a semicircular basic contour, and is formed so deep that it can almost, but not completely, receive a clamping element, not shown, in the form of a tensioning pin. This makes it possible, the blade 10 by means of the clamping pin biased in a holding groove to tes ¬ term, which has no groove-side groove.
FIG 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Schaufelträger 20 einer Befestigungsanordnung 8. Im Schaufelträger 20 ist eine Haltenut 22 vorgesehen, die eine zum Schaufelfuß 14 der Schaufel 10 entsprechende Kontur aufweist. Allein im Be- reich der unterseitigen Rinne 18 ist die Kontur der Haltenut 22 nicht schaufelfußentsprechend, sondern abgeändert. Im Nut¬ grund 24 der Haltenut 22 ist eine nutgrundseitige Rinne 26 vorgesehen. Die in FIG 2 dargestellte Schaufel 10 unterschei¬ det sich dabei von der in FIG 1 dargestellten Schaufel 10 darin, dass die Rinne 18 nicht U-förmig, sondern lediglich in etwa halbkreisförmig ausgestaltet ist. Die Öffnungen beider Rinnen 18, 26 weisen zueinander. Im Querschnitt betrachtet bilden beide Rinnen 18, 26 eine annähernd kreisförmige Kon¬ tur. Sie liegen auch entlang ihrer Längserstreckung stets einander gegenüber und sind somit zur Aufnahme eines Spann¬ elementes 28 geeignet, welches in der Regel als Spannstift ausgebildet ist. FIG. 2 shows a perspective representation of a blade carrier 20 of a fastening arrangement 8. In the blade carrier 20, a retaining groove 22 is provided, which has a contour corresponding to the blade root 14 of the blade 10. In the area of the lower side channel 18 alone, the contour of the retaining groove 22 is not blade-footed but modified. In Nut ¬ reason 24 of the retaining groove 22 is a groove-side groove 26 is provided. The blade 10 shown in FIG 2 under failed ¬ det thereby from the position shown in FIG 1 the blade 10 is that the channel 18 is not U-shaped, but merely configured semi-circular. The openings of both channels 18, 26 face each other. Viewed in cross section, form both channels 18, 26 an approximately circular Kon ¬ structure . They are also along their longitudinal extent always opposite each other and are thus suitable for receiving a clamping ¬ element 28, which is usually designed as a dowel pin.
Mit Hilfe des in den Rinnen 18, 26 angeordneten Spannstifts 28 werden die am Schaufelfuß 14 angeordneten Tragflanken 30 an die jeweils eine Hinterschneidung bildenden Flanken 32 der Haltenut 22 angepresst, wodurch die Schaufel 10 bestimmungs¬ gemäß radial gehalten wird. Beide Rinnen 18, 26 erstrecken sich dabei über die gesamte axiale Erstreckung der Haltenut 22, sodass das Spannelement 28 stirnseitig einsetzbar istWith the help of arranged in the grooves 18, 26 clamping pin 28 arranged on the blade root 14 supporting flanks 30 are pressed against each forming an undercut flanks 32 of the retaining groove 22, whereby the blade 10 is determined ¬ holds radially. Both grooves 18, 26 extend over the entire axial extent of the retaining groove 22, so that the clamping element 28 is used frontally
(FIG 3) . Zu beachten ist, dass das Spannelement 28 in FIG 3 nur schematisch gezeigt ist, indem dessen Querschnitt im 90° gedreht dargestellt ist. Gemäß einer alternativen Befestigungsanordnung 8, deren (FIG 3). It should be noted that the clamping element 28 is shown only schematically in FIG 3, by the cross section is shown rotated in 90 °. According to an alternative fastening arrangement 8, whose
Schaufelträger 20 in FIG 5 und deren Schaufelfuß 14 in FIG 4 schematisch dargestellt sind, erstrecken sich die Rinnen 18, 26 quer, d. h. schräg zur Längserstreckung der Haltenut 22. Dies hat zur Folge, dass die unterseitige Rinne 18 nunmehr nicht stirnseitig im Schaufelfuß 14 mündet, sondern tragflan- kenseitig (FIG 4) . Weiter mündet die nutgrundseitige Rinne 26 nunmehr nicht im Bereich der Kontur der Haltenut 22, sondern außerhalb derer als Bohrungsöffnung. Dies ist in FIG 5 darge¬ stellt. Dort ist die Mündung 34 der nutgrundseitigen Rinne 26 außerhalb der Mündung 38 der Haltenut 22. Insbesondere bei der letztgenannten Ausgestaltung der Befestigungsanordnung 8 ist es von Vorteil, wenn vor dem Herstellen der Haltenut 22 eine Bohrung an derjenigen Stelle in den Schaufelträger 20 eingebracht wird, an welcher später die nutgrundseitige Rinne 26 zurückbleiben soll. Da an dieser Stelle die nutgrundsei¬ tige Rinne 26 und Haltenut 22 schräg zueinander ausgerichtet sind, lässt sich nach dem Herstellen der Haltenut 22 die darin angeordnete nutgrundseitige Rinne 26 mit herkömmlichen Verfahren nur besonders aufwändig herstellen. Shovel carrier 20 in FIG 5 and the blade root 14 are shown schematically in Figure 4, the grooves 18, 26 extend transversely, ie obliquely to the longitudinal extent of the holding 22. This has the consequence that the bottom channel 18 now not frontally opens in the blade root 14 but on the wing side (FIG. 4). Further, the groove-side groove 26 opens now not in the contour of the retaining groove 22, but outside of which as a bore opening. This is Darge provides ¬ in FIG. 5 There, the mouth 34 of the nutgrundseitigen groove 26 outside the mouth 38 of the retaining groove 22. In particular, in the latter embodiment of the mounting assembly 8, it is advantageous if a bore is introduced at the point in the blade carrier 20 before producing the retaining groove 22, at which later the nutgrundseitige groove 26 should remain. Since the nutgrundsei ¬ term trough 26 and retention groove 22 are aligned obliquely to each other at this point, can be after manufacturing of the retaining groove 22, the groove bottom groove disposed therein produce only very time-consuming conventional methods 26th
Im montierten Zustand wird die Längsverschiebung der Schaufel 10 entlang der Haltenut 22 dadurch verhindert, dass das In the assembled state, the longitudinal displacement of the blade 10 along the retaining groove 22 is prevented by the fact that
Spannelement 28 einerseits formschlüssig in der Bohrung bzw. Rinne 26 anliegt und andererseits ebenso in die unterseitige Rinne 18 des Schaufelfußes 14 eingreift. Aufgrund der unter¬ schiedlichen Verschieberichtungen der Schaufel 10 - entlang der Haltenut 22 - und des Spannelements 28 - entlang der Rin- nen 18, 26 - wird gleichzeitig mit dem Einsetzen des Spann¬ elements die Schaufel 10 gegen eine Verschiebung entlang der Haltenut 22 gesichert. Clamping element 28 on the one hand in a form-fitting manner in the bore or groove 26 and on the other hand also engages in the lower side groove 18 of the blade root 14. Due to the difference union under ¬ displacement directions of the blade 10 - along the holding groove 22 - and of the clamping element 28 - along the bovine nen 18, 26 - is saved simultaneously with the insertion of the clamping ¬ elements, the blade 10 against a displacement along the holding groove 22nd
Insgesamt wird mit der Erfindung eine Befestigungsanordnung 8 für Schaufeln 10 von axial durchströmbaren Turbomaschinen, vorzugsweise Verdichtern angegeben, umfassend einen Schaufel¬ träger 20 mit einer Mantelfläche, in welcher entlang des Um- fangs verteilte Haltenuten 22 vorgesehen sind und in denen Schaufeln 10 eingesetzt sind, wobei zwischen jedem Nutgrund 24 und der dieser gegenüberliegenden Unterseite 16 des betreffenden Schaufelfußes 14 ein federndes Spannelement 28 vorgesehen ist, welches sich an der betreffenden Unterseite 16 und am betreffenden Nutgrund 24 vorspannend abstützt, wo¬ bei sowohl im Nutgrund 24 und in der Unterseite 16 jeweils eine Rinne 18, 26 vorgesehen ist, in denen das Spannelement 28 anliegt. Overall, a mounting assembly 8 for blades 10 of axial throughflow turbomachines, preferably compressors is specified with the invention, a blade ¬ carrier 20 are provided with a circumferential surface, in which along the environmental distributed fangs retaining grooves 22 and comprising in which Blades 10 are used, wherein between each groove bottom 24 and the opposite bottom 16 of the respective blade root 14, a resilient clamping element 28 is provided, which is biased on the respective bottom 16 and the respective groove bottom 24, where ¬ both in the groove base 24 and in the bottom 16 each have a groove 18, 26 is provided, in which the clamping element 28 abuts.

Claims

Patentansprüche claims
1. Befestigungsanordnung (8) für Schaufeln (10) von axial durchströmbaren Turbomaschinen, 1. mounting arrangement (8) for blades (10) of axially permeable turbomachinery,
umfassend  full
einen Schaufelträger (20) mit einer Mittelachse und einer dazu konzentrischen Mantelfläche, in welcher entlang des Umfangs verteilte Haltenuten (22) vorgesehen sind und Schaufeln (10), deren Schaufelfüße (14) in den Haltenuten a blade carrier (20) having a central axis and a concentric lateral surface, in which along the circumference distributed retaining grooves (22) are provided and blades (10) whose blade roots (14) in the retaining grooves
(22) eingesetzt sind, (22) are used,
wobei jede Haltenut (22) einen Nutgrund (24) aufweist, der einer Unterseite (16) des betreffenden Schaufelfußes (14) gegenüberliegt, und  wherein each retaining groove (22) has a groove bottom (24) which faces a lower side (16) of the respective blade root (14), and
zwischen jedem Nutgrund (24) und der dieser gegenüberlie¬ genden Unterseite (16) jeweils ein federndes Spannelement (28) vorgesehen ist, welches sich an der betreffenden Unterseite (16) und am betreffenden Nutgrund (24) vorspannend abstützt, between each groove bottom (24) and this gegenüberlie ¬ ing bottom (16) each have a resilient clamping element (28) is provided, which is biased on the respective bottom (16) and on the respective groove base (24),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in der Unterseite (16) eine Rinne (18) vorgesehen ist, in der das Spannelement (28) entlang seiner Längserstreckung anliegt .  in the bottom (16) has a groove (18) is provided, in which the clamping element (28) rests along its longitudinal extent.
2. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 1 2. Fastening arrangement (8) according to claim 1
bei der im Nutgrund (24) eine weitere Rinne (26) vorgese¬ hen ist, welche der unterseitigen Rinne (18) gegenüberliegt . in which in the groove base (24), a further groove (26) is vorgese ¬ hen, which the bottom groove (18) opposite.
3. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 2, 3. fastening arrangement (8) according to claim 2,
bei der beide Rinnen (18, 26) sich parallel zur Längs¬ erstreckung der Haltenut (22) erstrecken. wherein both grooves (18, 26) extend parallel to the longitudinal extension of the retaining ¬ (22).
4. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 2, bei der beide Rinnen (18, 26) sich schräg zur Längserstre¬ ckung der Haltenut (22) erstrecken. 4. fastening arrangement (8) according to claim 2, wherein the two grooves (18, 26) extend obliquely to the Längserstre ¬ ckung the retaining groove (22).
5. Befestigungsanordnung (8) nach Anspruch 4, 5. fastening arrangement (8) according to claim 4,
bei der die Längserstreckung der Haltenuten (22) gegenüber der Mittelachse geneigt ist und die Rinnen (18, 26) sich parallel zur Mittelachse erstrecken.  wherein the longitudinal extent of the retaining grooves (22) is inclined relative to the central axis and the grooves (18, 26) extend parallel to the central axis.
6. Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 6. Fastening arrangement (8) according to one of claims 2 to 5,
bei der die nutgrundseitige Rinne (26) in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des Schaufelträgers (20), welche an die Mantelfläche angrenzen, mündet  in which the groove-side groove (26) terminates in at least one of the two end faces of the blade carrier (20), which adjoin the lateral surface
und/oder  and or
bei der die unterseitige Rinne (18) in zumindest einer der beiden stirnseitigen Flächen des Schaufelfußes (14), wel- che an die Unterseite (16) angrenzen, mündet.  in which the underside channel (18) terminates in at least one of the two end faces of the blade root (14), which adjoin the underside (16).
Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bisFastening arrangement (8) according to one of claims 2 to
6, 6
bei der zwei paarweise einander gegenüberliegende Rinnen (18, 26) eine im Wesentlichen kreisrunde Ausnehmung bil¬ den . in the two pairs opposite each other grooves (18, 26) a substantially circular recess bil ¬ the.
Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Fastening arrangement (8) according to one of the preceding claims,
bei der das Spannelement (28) als Spannstift ausgebildet ist, dessen axiale Länge annähernd gleich der Länge der Rinne (18, 26) ist. in which the clamping element (28) is designed as a clamping pin whose axial length is approximately equal to the length of the channel (18, 26).
9. Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, 9. fastening arrangement (8) according to one of the preceding claims,
bei der das Spannelement (28) zur Sicherung gegen Verlust verstemmt ist.  in which the clamping element (28) is caulked against loss for security.
10. Befestigungsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, 10. fastening arrangement (8) according to one of the preceding claims,
wobei jede Schaufel (10) als Laufschaufel und der Schau- feiträger (20) als Rotorelement ausgebildet ist,  each blade (10) being in the form of a blade and the blade carrier (20) being formed as a rotor element,
wobei zumindest ein Teil der radial äußeren Mantelfläche des Rotorelements die betreffende Mantelfläche des Schau¬ felträgers (20) bildet. wherein at least a portion of the radially outer surface of the rotor element forms the respective lateral surface of the Schau ¬ felträgers (20).
11. Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 11. Fastening arrangement (8) according to one of claims 1 to 9,
wobei jede Schaufel (10) als Leitschaufel und der Schau¬ felträger (20) als ringförmiger Leitschaufelträger ausge- bildet ist, wherein each blade (10) as a guide vane and the scene ¬ felträger (20) designed as an annular vane carrier,
wobei zumindest ein Teil der radial inneren Mantelfläche des Leitschaufelträgers die betreffende Mantelfläche des Schaufelträgers (20) bildet.  wherein at least a part of the radially inner circumferential surface of the guide blade carrier forms the respective lateral surface of the blade carrier (20).
12. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, 12. A method for producing a fastening arrangement (8) according to one of claims 2 to 11,
umfassend die aufeinanderfolgenden Schritte,  comprising the successive steps
• Herstellen der Schaufeln (10) und des Schaufelträgers (20) samt aller Haltenuten (22),  Producing the blades (10) and the blade carrier (20) together with all the retaining grooves (22),
• Einsetzen einer Schaufeln (10) in eine der Haltenuten (22) ,  Inserting a blade (10) into one of the retaining grooves (22),
• temporäres Fixieren der Schaufel (10) in der Haltenut (22) ,  Temporarily fixing the blade (10) in the retaining groove (22),
· paarweises Herstellen zweier einander gegenüberliegender · Pairwise producing two opposing ones
Rinnen (18, 26) durch einen Bohrvorgang entlang einer Unterseite-Nutgrund-Ebene und Troughs (18, 26) by a drilling operation along a bottom groove bottom plane and
• Einsetzen des Spannelements (28) in die Bohrung. • Insert the clamping element (28) into the hole.
13. Verfahren nach Anspruch 12, 13. The method according to claim 12,
bei dem vor oder nach dem Einsetzen des Spannelements die temporäre Fixierung gelöst wird.  in which the temporary fixation is released before or after insertion of the tensioning element.
14. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, 14. A method for producing a fastening arrangement (8) according to one of claims 2 to 11,
umfassen die aufeinanderfolgenden Schritte,  comprise the successive steps,
• Herstellen des Schaufelträgers (20) ohne Haltenuten  • Manufacture the blade carrier (20) without retaining slots
(22) ,  (22),
• Bohren des Schaufelträgers (20), wobei die Bohrungen je¬ weils derart platziert sind, dass beim Herstellen einer der Haltenuten (22) lediglich ein Teil des die Bohrung umgebenden Materials entfernt wird, • drilling of the blade carrier (20), wherein the holes are each placed ¬ weils such that only a portion of the bore surrounding material is removed in forming one of the retaining grooves (22)
• Herstellen der Haltenuten (22), wobei jeweils währenddessen lediglich ein Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materials entfernt wird, so dass der restli¬ che Teil des die betreffende Bohrung umgebenden Materi¬ als die nutgrundseitige Rinne (26) formt, • production of the retaining (22), respectively during which only a portion of which surrounds the hole in question material is removed so that the restli ¬ che part of the surrounding the bore in question Materi ¬ than the groove bottom groove (26) formed,
• Einsetzen von Schaufeln (10) mit jeweils untergrundsei- tig bereits vorhandener Rinne (18) und  • Insertion of blades (10), each with already existing gutter (18) and
• Einsetzen des Spannelements (28) in den von einander gegenüberliegenden Rinnen (18, 26) begrenzten Raum.  • Insertion of the clamping element (28) in the space of opposite gutters (18, 26) limited space.
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